- Основы региональной инженерной геологии
Лекция №4.
Основы региональной инженерной геологии.
Общие положения. 1) Региональная инженерная геология изучает законы формирования инженерно-геологических условий территории. Инженерно-геологические условия территорий – это совокупность геологических факторов определяющих возможность хоз-ного освоения. К ним относятся геологические строения и состав м.г.п. характер их физической поверхности. Гидрогеологический и гидродинамический режим. Геологические и инженерные процессы и явления. От инженерных условий зависят хозяйственная деятельность человека, из этого вытекает одна из главных задач инженерной геологии. Прогнозирование изменений инженерно-геологических условий под влиянием деятельности человека. сопоставимость инженерно-геологических условий территорий основываясь на близости их геологического строения и нахождении в одной природно-климатической зоне. Методологической базой региональной инженерной геологии является фундаментальные геологические науки. Основные материалы используемые для решения задач региональной инженерной геологии – это комплексы геологических географических карт разного масштаба. В том числе карты собственно геологические, геоморфологические, мерзлотные, гидрогеологические, ландшафтно-климатические и т.д. а так же данные глубинного картирования сведения по механике грунтов и инженерной геодинамике территории. При анализе регионального материала учитывается зональные инженерно-геологические факторы. Под ними понимаются развития геологических процессов и изменение состояния г. п. слагающих физическую поверхность. а состояние г.п. обусловлено влиянием климата и процессами тектоно-влагообмена.
Инженерно-геологическая типизация территорий.
Это выделение участков и отдельных частей которые определяют тип региона с общими и существенными признаками инженерно-геологических условий. Инженерно-геологическая типизация земного шара выделяется крупными геологическим структурами, элементы соответствующие равновременным тектоническим структурам (щиты и т.д.). Затем выделяются зоны и подзоны на основе зональных геолого-климатических факторов (зона многолетней мерзлоты). Контура – совпадающие границы геологических элементов и зонально-геологических климатических признаков. Выделяются инженерно-геологические типы территорий для некоторых из них предполагается единая методика инженерно-геологического изучения (строительные нормы и др документы).
Инженерно-геологическое районирование территорий.
Выделяется инженерно-геологический регион, области, районы, подрайоны разного порядка. Инженерно-геологический регион – выделяется по структурному признаку. В геологической структуре участвует несколько структурных этажей. Некоторые из них сложены определенным набором формаций. Инженерно-геологический регион I порядка – тектонические I порядка (платформы, орогены). II порядка структуры II порядка (щиты, антиклизы и т.д.). Инженерно-геологические области выделяются по морфологическим признакам. По геологическому строению они представлены структурным этажом, сложными геологическими формациями. инженерно-геологические области могут быть 1,2,3 порядка. Внутри инженерно-геологических областей выделяются инженерно-геологические районы которые имеют однородное геологическое строение и сложены породами одного геолого-генетического комплекса. Если возникает необходимость то внутри инженерно-геологического района выделяется инженерно-геологический подрайон отличающийся состянием г.п. Развитие локальных геологических процессов и других признаков. При крупном геологическом картировании внутри подрайонов выделяют инженерно-геологические участки в пределах которых иногда могут выделятся еще элементы.
Инженерно-геологические особенности территории РФ и сопредельных государств.
Щиты древних платформ: балтийский, украинский –русская платформа; алданский, анабарский – сибирская платформа. Они сложены массивно скальными г.п. до кембрийского возраста. Редко встречаются отложения осадочного чехла. Развита разрывная и трещиноватая тектоника. грунт отличается высокой прочностью и могут служить основанием любого строительного сооружения. Осложнения связаны при хозяйственном освоении связаны с выветриванием г.п. зонами разломов, возможным карстом в отложения осадочного чехла. Балтийский щит – Карелия и Кольский полуостров, часть острова сложена горной системой с максимальными отметками 1200м. в горах развиты снежные лавины выдувные террасы, мезотундра, лесная растительность. Большая часть щита входит в зону избыточного увлажнения сезонного промерзания. Украинский щит русской платформы – промытые скальные породы, зависит от степени выветривания, трещиноватости. Развитие к.в. и трещиноватости (10 – 40 м. и до 100) выделяются зона недостатка увлажнения. Алданоский и анобарский щиты прочные скальные грунты смятые в тектонических зонах, ветровой карст, выделяется зона многолетне-мерзлых горных пород.
Рекомендуемые материалы
Щиты молодых платформ.
Они имеют черты сходства с щитами древних платформ сложным в них является гидродинамический режим. Пример казахстанский щит к востоку от Аральского моря до долины Иртыша. Хорошо развитые к.в. выветривания на MZ и KZ каледонидах, распространены зональные грунты и меловые породы. Выделяются ландшафтно-климатические зоны, лесостепная, степная, полупустынная.
Плиты древних платформ (чехол).
К ним относятся Русская и Восточно-Сибирская платформы. Отличаются платформ чехла – субгоризонтальное залегание толщи, рельеф равнинный (плоский), из геологических процессов развиты карсты, оползни, эоловые и эрозионные процессы. Выветривание – плывуны, валуны, проявляется суффозия, явления заболачивания. Сложный гидрогеологический режим. В основным на русской платформе выделяются зоны: тундры, лесотундры, лесная, лесостепь, степь, пустынная и полупустынная. Выделяются зоны речного увлажнения для плит Сибирской платформы. В окраинных широтах развиты многолетне мерзлые породы и сопровождаются мерзлотно-динамическими и оползневыми процессами.
Плиты молодых платформ.
Характеризуются широким развитием несвязанных грунтов. KZ высоко-сжимаемые. Развивались процессы выветривания омерзления, заболачивания, оползневые, осыпи, суффозия, оплывание, твердых грунтов. Западно-Сибирская платформа 4-е зоны: 1) закономерная – сплошного развития многолетне-мерзлых г.п. 2) северная – прерывает распространение многолетне-мерзлых г.п. 3) центральная – сильно увлажненная и сильно заболоченная. 4) южная – умеренная и слабоувлажненая с частыми развитиями лессовых грунтов. Туранская плита – м/у Уралом до Каспия. Выделяется крупные типы эоловых грунтов. Мощность до 30 – 40 м. скорость движения барзанов до 30 – 35м/год. Широко развиты солончаковые и лессовые грунты могут быть редкие крупные катастрофы – при создании искусственных оросительных систем возникают большие потери воды в связи с их фильтрацией заболоченными территориями и засолением почв.
Горно-складчатые области.
Уральская горная складчатая область – широкое многократное развитие к.в. разного возраста, карстов в карбонатных толщах. Высокая обводненость горнодобывающих предприятий. В северных широтах мерзлотные процессы, солифлюкция, лавинные процессы. Алтае-Саянская складчатая область – на ее территории находилась уникальные гидро/технологические сооружения. Саяно-Сушенская ГЭС – самая мощная в мире. Ее бетонная плотина высотой 242 – 280м. опирается на ороговикованые кристаллические сланцы и держит напор воды высотой 220м. объем водохранилища = 31,5 км2. территория в целом характеризуется разнородными и сложными инженерно-геологическими условиями в разных ее частях развиты многолетне-мерзлые г.п. карст, активная склоновая эрозия, отмечаются эоловые процессы, выделяются зоны повышенной сейсмической активности с землетрясениями до 8-ми балов. Забайкальская горно-складчатая область. От Байкала до охотского моря. Является областью уникального природного богатства. Озеро Байкал. Для нее характерно: 1) широкое развитие многолетне-мерзлых г.п. 2) высокая сейсмичность отдельные территории до 6-10 баллов, требующая применения антисейсмических конструкций в строительстве. 3) сильная заболоченность в метеорных равнинах. 4) в горах гравитационно-склоновые процессы. 5) Широкове развитие лавины и сели. Альпийская геосинклинальная область Карпаты. Крым, Кавказ, Ср.Азия, Восточный Казахстан, и дальний Восток. – Тихо-океанический подвижный пояс. Особенности: 1) широкое развитие разрывных нарушений и трещинной тектоники, Новейщего вулканизма системы активных зон. 2) в горах эрозионно-склоновые и гравитационные процессы особенно сели. 3) Наличие высокогорных зон ледников, многолетне-мерзлых г.п. снежных лавин. 4) встречаются лессовые грунты. Для альпийских структур дальнего Востока – в северной части многолетне-мерзлые г.п. и сопутствующих мерзлотно-динамических процессов. На Казахстане Курилах – процессы связанные с действующими вулканами, цунами, частые снежные заносы.
Основные инженерно-геологические МПИ.
В ходе разведки и передачи месторождений в энциклопедию, изучаются инженерно-геологические и гидрогеологические условия деятельности будущих горно-добывающих предприятий (ГДП) в зависимости от их инженерно-геологических условий сложности отработки МПИ – разработана классификация их типов. В ней учитывается ожидаемые геологические и инженерно-геологические процессы и являения и необходимость проявления защитных мероприятий. 1) месторождения с простыми инженерно-геологическими условиями, их разработка не вызывает особого осложения – защитные мероприятия не требуются. 2) месторождения с инженерно-геологическими условиями средней сложности. Могут возникнуть условия требующие защитных мероприятий (предварительное просушивание г.п. укрепление стенок). 3) месторождения со сложными инженерно-геологическими условиями требуют специальных дорогостоящих защитных мероприятий (сложные методы осушения специальные проводки выработок). Месторождения которые разрабатываются открытыми способами, по инженерно-геологическим условиям 4-е группы: 1) простые месторождения инженерно-геологические условия благоприятные необходима только организация поверхностного стока. 2) Сложные месторождения. Нужны защитные меры от обводнения карьеров и обеспечение устойчивости бортов. 3) Весьма сложные месторождения инженерно-геологические условия относительно простые. Гидрогеологические условия весьма сложные необходимо предварительное осушение курьера, постоянные работы по водоосушению при эксплуатации нужны. 4) Особо сложные месторождения, характеризуются сложными инженерно-геологическими условиями. Разработана классификация инженерно-геологических комплексов по устойчивости бортов карьера. В ней учитывается ф.х. св-ва и внешние структурные особенности г.п. по степени крепости: 1) крепкие скальные г.п. 2) комплексы менее крепких измененных скальных и полускальных г.п. 3) комплекс слабых г.п. с пониженной прочностью по условиям залегания 3-и группы классов: 1) простые условия залегания. 2) условия залегания средней сложности, 3) сложные условия залегания. На основе этой классификации разработаны рекомендации по защитным мероприятиям.
Вам также может быть полезна лекция "5.3. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости".
Прогнозирование инженерно-геологических условий МПИ.
Выделяют 2-а вида прогнозирования инженерно-геологических условий будующей разработки МПИ. 1) региональные, 2) локальный. Региональный – охватывает группу месторождений выявляющих общие особенности проявления инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Выясняют районы с благоприятными и не благоприятными сочетаниями инженерно-геологических факторов. Основаниями для этого является комплект карт и разрезов инженерно-геологического районирования М 1:500000 и до 1:25000. Локальные прогнозирования – проводятся для отдельных районов и их частей выявляются закономерности проявления инженерно-геологических условий и гидрогеологических факторов. На месторождения определяются участки и условия их вскрытия и эксплуатации. Характер бедующих деформаций необходимость дополнительных исследований.
Материалы локального прогнозирования.
Это данные регионального прогноза инженерно-геологические карты планшеты разрезы М 1:100000 до 1:10000. в ходе прогнозирования решаются следующие задачи: оценка природных условий строительства т деятельности горного предприятия. Изучаются природные условия в ходе освоения месторождений. Проведение защитных мероприятий. Для решения этих задач используются следующие методы: 1) аномальный, 2) м. оценки действующих факторов, 3) метод анаметрический, 4) метод моделирования.
Прогнозирование инженерно-геологических условий при открытой разработке МПИ.
На открытую разработку месторождений влияет следующая группа факторов. I Группа геологических факторов. 1) наличие глинистых грунтов, во вскрытой части карьера, ведет в деформированиям откосов, ограничивается выбор методов разработки, затрудняется проходимость горного транспорта, возникает необходимость уменьшения углов откоса карьера. 2) неблагоприятные структурные особенности и условия залегания м.г.п. опасность деформации откосов, ослабляет строительство и эксплуатацию карьеров. Необходимо прогнозировать участки возникающих деформаций и своевременно изменить фронты горных работ. 3) низкая водопроницаемость г.п. ведет к деформации откосов, строительство дорожает, эксплуатация карьера ощутимо усложняется. Меры обеспечения – использование специальных методов осушения г.п. устройство при бортах песчано-гравийных подстенок для обеспечения дренажа и устойчивости стока карьера. Необходимо применять специальные средства дренажа. 5) наличие в разрезе г.п. с низкой несущей способность. Ведет к просадке устройств карьера и отвала. Ограничивается применение тяжелого горно-транспортирующего оборудования. Меры обеспечения: искусственное укрепление прочности г.п. железо-бетонными плитами, песчано-гравийными подушками и т.д. А так же применение горного транспорта с низким удельным давлением. 6) насыпные г.п. с низким сопротивлением сдвига. 7) Тиксотропность которая ведет к размежеванию грунтов.
